冻干机性能验证方法的建立和应用

1、冻干机性能验证方法的建立和应用作者：鲁高升来源：科学与技术 2019年第5期鲁高升摘要：文章目的主要建立真空冷冻干燥机（冻干机）性能验证方法，对LYO （SIP, CIP） 型冻干机性能进行验证。方法：根据2010版药品生产和质量管理规范（GMP）指南的要求，对 冻干机真空、在线清洗和灭菌系统（CIP/SIP）、板层温度均匀性等性能指标进行测试，验证其 是否符合产品工艺需求。结果：冻干机抽极限真空至1Pa以下；在线清洗覆盖率100%；在线灭 菌完全，各温度点F030min；板层均匀性温度保持在-50C、0C和50C时，各板层所有测试 点在同一时刻温度最大值与最小值温差W2C。结论：通过测试验证

2、，所用冻干机各项性能可满 足生产要求。关键词：冻干机；性能验证；真空；在线CIP/SIP；温度均匀性引言真空冷冻干燥是在低温低压条件下去除液体物料中绝大部分的水分，使之成为含水率极低 的干品的一种干燥方法，这种低温干燥方法由于它具有其它热干燥方法无法比拟的优越性，已 经被广泛应用于现代医药，如抗生素、生物制品、高级营养品等行业的大生产中。真空冷冻干 燥机（简称冻干机）就是实现这种干燥的专用设备。在国外，上世纪三、四十年代就有应用， 国内的工业生产中应用冻干机则要晚几十年，起步于九十年代。这种早期的冻干机性能普通， 功能也比较简单，随着科学技术的飞速发展，如今的冻干机已成为性能优越，功能齐备且能

3、实 现全过程自动控制的先进设备，完全能满足现代化大生产的需要。经几十年的发展和几代人的 努力，对于提高冻干机的性能我们取得了一定的经验，在此就两个局部性问题谈一谈。1材料与方法1.1验证材料材料包括测试仪器和指示剂两部分。（1）测试仪器。NanoVACQ Temperature温度验证系 统（法国TMI Orion公司）；Sartorius Sartocheck-4型完整性测试仪（德国赛多利斯集团）。（2）指示剂。灭菌生物指示剂（ATCC7953 上海福泽医药器材有限公司）。1.2验证方法1.2.1冻干机极限真空冻干机主要包含干燥箱、冷凝器、以及真空系统等其它的功能子系统。干燥箱的主要功能 是

4、给制品在真空冷冻干燥过程中提供密闭的环境，保证整个冻干过程的真空状态。冷凝器采用 与干燥箱连体的立式圆桶形冷阱，冷阱将放置在干燥箱的后部，冷阱盘管将通过氟利昂来进行 制冷，可达到的最低温度为-75C，用于捕获水汽。干燥箱和冷凝器通过大通径的、液压驱动的 主蘑菇阀进行隔离和相通。真空系统包括主真空泵、真空泵隔离阀和罗茨泵，罗茨泵作为前级 泵目的是提高主真空泵的吸气压力，加快抽空速度，减少抽空时间。为了检测其工作状态，分 别在干燥箱和真空系统管路上安装了真空度的传感器，对冻干机的极限真空性能进行检测。冻干机极限真空测试是确保干燥箱表面干燥前提下运行程序，在冷凝器温度达到-45C时， 启动真空系统对

5、冷阱进行抽空，一定时间后打开蘑菇阀，以排除不凝性气体和捕获水汽进行抽 拉真空，直至箱内达到极限真空。1.2.2冻干机在线清洗CIP覆盖率（1）在整个冻干腔体的内表面喷洒一层维生素B2水溶液，浓度为20mg/L，特别注意难以 清洗部位（如管口，箱体顶部和板层下方）要喷洒完全。开启注射用水，启动CIP循环，完成 CIP后，用荧光灯照射检查腔体内表面，寻找是否残留有维生素B2荧光物部位，进行3次重复 的测试。（2）合格标准。CIP清洗后的腔体内部表面无可见荧光物，清洗覆盖率100% （参考药 用真空冷冻干燥机行业标准JB/T20032-2012）。1.2.3冻干机在线灭菌SIP测试（1）前校准方法。

6、验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放入温度干井，进行前校 准；设置温度为100C、132C及121C，进行3点校准；校准读取偏差应W0.5C（2）将校 准后的温度探头通过验证口接入冻干机内，放置24支度探头，探头覆盖冻干机干燥箱箱体、各 板层以及复压系统。运行冻干机的SIP程序，灭菌温度121C，灭菌时间30min。进行3次重复 测试。验证测试完成后将使用温度探头进行后校验，校验点设置为121C，后校验读取偏差应 0.5Co（3）冻干机灭菌生物指示剂挑战测试。在每一个温度探头附近各放置1支生物指示 剂（124#），探头编号与指示剂编号一致，冻干机的SIP程序结束后取出指示剂进行培养。（4

7、）合格标准。依据国家标准GB-8599-2008 大型蒸汽灭菌器技术要求自动控制型”，灭菌 阶段同一时刻温度最热点与最冷点的温度偏差W2C，温度最小值2121.0C ；依据卫生部令第 79号“药品生产质量管理规范（2010年修订）”，同时结合产品工艺要求，各温度点 F0230min,灭菌生物指示剂在线灭菌后应无菌生长。1.2.4冻干机板层温度均一性测试（1）前校准方法。验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放入温度干井，进行前校 准；设置温度为-50C、0C及50C，进行3点校准；校准读取偏差应W0.5C（2）干燥箱有 10块有效板层和1块温度补偿板层，板层温度范围可从-55C至+80C，将

8、校准后的温度探头通 过验证口接入冻干机内，放置55支度探头，每块板层四个角和中心各一个探头。运行冻干机的 板层均一性验证程序，进行3次重复测试。2结果2.1冻干机抽真空测试结果冻干机抽真空程序，抽真空速率和极限真空均在标准要求以内。抽气速率：箱体压力下降 至10Pa的时间应W30min；极限真空：W1Pa。2.2冻干机在线清洗CIP覆盖率测试结果对喷洒维生素B2水溶液的冻干腔体进行在线清洗CIP测试，3次重复试验观察结果显示均 无可见荧光物，清洗覆盖率为100%。2.3冻干机在线灭菌SIP测试结果SIP后采用水浸入法检测呼吸器滤芯完整性，WIT或WFT值符合气体滤芯完整性标准。同时 温度探头温

9、度曲线均在121C以上，灭菌后灭菌生物指示剂培养结果为阴性，无菌生长。2.4冻干机板层温度均一性测试结果板层均匀性温度保持在-50C、0C和50C三个温度控制点时，各板层所有测试点在同一时 刻温度最大值与最小值温差W2C。3讨论由于一体化冻干机采用冷凝器在干燥箱下方的整体结构，产品中逸出的水蒸汽能迅速地均 匀地流向冷凝器表面。即使没有真空泵的导流作用，冷凝器仍然保持很高的效率，能充分捕捉 制品表面逸出的水蒸汽，保持箱体内的真空度不降低。当箱内真空度达到设定值后，维持密闭 箱内真空度的“泵”是高效的冷凝器而不是真空泵组，因此，一体化冻干机的真空泵组的吸气 口不放置于冷凝器的底部，而位于冷凝器盘管

10、中心的上方。并且，从真空泵组到箱体之间的抽 气管路上装有气动隔膜阀，需要抽气时，隔膜阀打开，使箱内压力下降，当真空度到达设定值 时，隔膜阀关闭。由于冷凝器捕水效率高，箱体真空度可在相当长的一段时间内保持稳定，正 因为如此，隔膜阀也一直保持关闭状态。只有当箱内压力高于设定值时，隔膜阀才重新自动打 开，真空度达到设定值时又关闭，这样，一方面可以控制箱内真空度不会太低，以维持一定的 热对流，提高传热效率。同时，箱内真空度很稳定，既使在突发的情况下，也不会产生真空泵 组和冷凝器中的气流返流到干燥箱的现象，大大减少了压力波动的可能性；另一方面也提高了 安全性，因为，在第一次干燥阶段，不需要太低的压力。由于隔膜阀大部分时间处于关闭状态 在一定程度上，可避免在高真空条件下出现真空泵内的油蒸汽的返流现象。本研究通过实践一系列的测试方法，建立一套适用于公司冻干机性能验证的方法，为今后 冻干机验证及生产工作的顺利开展提供依据。参考文献金小花探析真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用J.生物技术世界，2015, 12 (4)：180.陈伟明真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用J.黑